刘新元杨天琦

1.中捷机床有限公司 辽宁沈阳 110142 2. 沈阳精力传动设备有限公司 辽宁沈阳 110142

数控机床加工中的精度补偿技术研究

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1.中捷机床有限公司 辽宁沈阳 110142 2. 沈阳精力传动设备有限公司 辽宁沈阳 110142

精度补偿技术是一种对机床在加工过程中所产生的加工误差的修正技术。刀具的磨损老化、温度的变化、夹具的变形等因素都会对机床加工精度产生严重的影响，采用精度补偿技术可以对加工精度的误差进行及时的补偿纠偏，最终实现理想的加工效果，保障加工质量和精度。本文对数控机床加工运行过程中的精度补偿技术进行研究和探讨。

数控机床；精度；补偿

数控机床的应用标志着我国的加工制造业迈向了新台阶，是我国制造业发展的里程碑。数控机床的应用使零部件的加工更加精细化，在加工效率、加工精度、加工质量上都有了明显的提高，同时有效降低了生产成本，能够对复杂的零部件实现高质量的加工，满足了各行业领域对零部件生产加工的需求。数控机床的自动化系统实现了在线测量，自动化精度补偿，改变了以往传统的人工产品质量检测，有效降低了人工生产、加工、检测的误差。

机床在运行过程中，受多方面因素的影响，如刀具的磨损老化、温度的升降变化、夹具的变形等会带来一定的精度误差，这是正常现象。精度补偿技术是允许误差存在的，根据误差估算的结果，采用恰当的方法进行精度补偿来尽可能将误差消除或者降低，最终实现高精度的加工。数控技术的不断发展进步，在线精度补偿技术应用越来越广泛，通过测头、传感器、光栅尺等补偿修正元件实现自动化精度补偿，以加工出高精度的产品。本文以加工某缸体零件为例，主要对测头在数控机床加工精度补偿中的应用进行研究。

一、主轴进给方向精加工精度补偿

在对缸体顶面进行精铣的过程中，机床的快速运转会导致温度快速升高，温度变化会造成数控机床主轴部件发生热变形，加速刀具的磨损，是夹具产生变形，这些都会对加工的精度造成不利的影响，难以满足厂家较高的加工精度要求，在主轴进给方向只能达到±0.15mm/500mm的稳定加工精度。本文经过多次的试验和研究，利用测头精度补偿技术，通过测头进给接触夹具上的测量基准块对坐标进行测量并对测量信息进行记忆，再将其与理论坐标加以比较得出补偿信息数据进行补偿修正。参见图1。

图1 主轴进给方向精加工精度补偿

此项补偿设计要求测头在执行测量记忆补偿量工序所用的时间与实际修正的加工时间之间的时间差值要控制在10min以内，如果时间间隔过长会因为温差不均的问题而影响补偿量的准确性；另外补偿量的公差通常在0.4±0.2的范围之内，否则测头会出现异常报警。

二、主轴进给方向台阶面半精与精加工精度补偿

在对缸盖地面进行精铣加工的过程中，利用测头对已经加工完成额底面进行检测，能够对主轴变形伸长和夹具在主轴方面上的变形引起的误差进行测量和修正。提高主轴进给方向上的加工精度保持良好的稳定性。应用测头精度补偿技术，将变形误差消除或者最大程度的降低，实现主轴方面的稳定加工精度。应用精度补偿技术首先利用精铣刀对工件进行第一次的试切削，将部分加工余量预先去除掉，再利用测头对工件面进行进给检测，得到检测数据记忆后退回测头。再对半精加工表明进行二次检测，并对变量值进行记忆然后将测头退回，将测得的信息与加工理论坐标信息进行比对得出误差数据进行补偿修正，最后采用精铣刀以第一次试切面作为基准面，加入补偿量对工件进行精铣，最终完成工件的加工。补偿设计要同上。

三、孔加工精度补偿

在对缸体凸轮轴孔进行精加工的过程中，常用的方法是利用测头对加工后的内表面进行直接的检测，这样既能够对孔的位置进行准确的控制，也可以对孔的直径误差进行检测。当孔直径超出预先设定的公差范围时，测头会发生异常报警。主轴变形和夹具的变形都会造成孔加工误差的出现，使用测头精度补偿技术可以将其有效的消除，达到允许范围内的稳定精度，并可以根据检测的结果及时对刀具进行更换，以保证加工精度。

孔加工精度补偿的设计要求：孔径变化量的公差带范围通常在0.05±0.025的范围之内，过高或者过低都会引起测头异常发生报警。其余补偿要求同上。

四、多孔精加工精度补偿

在三轴有光栅尺的卧式数控机床的加工中心上进行缸盖、缸体定位销孔的精加工的过程中，一般来说定位销孔最高能够达到±0.05mm/500mm的位置精度，但是仅仅依靠加工中心的光栅尺是不能将因主轴和夹具的变形引起的加工误差予以彻底消除的。为了能够有效的修正变形引起的误差，保证多个定位销孔在位置精度上能够始终保持良好的稳定性，采用测头精度补偿技术同样能够达到良好的效果。

使用测头精度补偿技术首先在被检测的基准块上沿X方向选定一个点并利用测头进给进行检测，测头记忆变量后退回；再在被检测基准块沿Y方向选定一个点利用测头进给进行检测，记忆变量后将测头退回；更好加工刀具，在进行销孔精加工时根据与理论坐标信息的对比结果得到补偿量进行补偿修正。补偿设计要求同上。

五、结语

采用数控机床在进行工件切削加工的过程中，利用补偿元件可以对精度误差进行准确的检测并得出补偿量，以实现精度补偿修正。数控机床应用多种先进技术实现了加工的自动化，具有能够对加工刀具的磨损量自动检测，准确确定工件加工位置，自动找正工件基准面，自动设定坐标系等的能力。加工过程中，使用精度补偿技术，有效的提高了误差检测的准确率，并更加准确的进行精度补偿，有效的保障了工件加工的精度要求，对推动加工制造业的发展具有积极的作用。

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